Лавинно-пролетные диоды

1.

НИУ МЭИ
Кафедра Полупроводниковой электроники
Дисциплина:
Полупроводниковые СВЧ приборы
Тема 6.
Лавинно-пролетные диоды
Рис. 32 а

2.

Лавинно-пролетный диод (ЛПД)
Идею создания прибора предложил Рид в 1958 г.
Патент на открытие получил Александр Семенович Тагер в 1959 г.
Эффект генерации СВЧ сигнала обнаружен на диодах, созданных
Виктором Михайловичем Вальд-Перловым в лаборатории
Александра Викторовича Красилова.
Принцип работы ЛПД основан на 2 эффектах:
1. Лавинное размножение носителей заряда в диоде при
обратном смещении.
2. Насыщение дрейфовой скорости носителей заряда в сильном
электрическом поле.
Рис. 32 б

3.

Насыщение дрейфовой скорости электронов
vn , см/с
1. Eэл << Eт; vдр ~ ℰ ; = const
GaAs
107
2. Eэл > Eт; vдр ~ ℰ 1/2 ;
Ge
3. Eэл > Eопт; vдр vs = const
10
6
Si
Si : vs 107 см / с; ℰ кр 104 В / см
105
102
103
104 ℰ, В/см
Рис. 33 а

4.

Структура диода Рида
p
n
+
i
+U0
n
+
w
ℰ
u U0 U1 cos t ;
ℰпр
U0 Uпр
ℰкр
0
w
x
Рис. 33 б
U1 U0

5.

Работа ЛПД в пролетном режиме
конв
I x 0
t3
Im
U0
U
t2
Q
v
t1
t4
t1
w
t
A
t3
Iнав
t4
Qv
w
теорема Рамо – Шокли
Iнав
t
а)
Рис. 34
б)

6.

Осциллограммы токов
U
U0
конв
I x 0
t1
t2
t3
t4
t
t др
w T
;
Vs 2
t
конв
I x w
Vs
f
2w
t
Iнав
Iнав1
t
Рис. 35

7.

Эквивалентная схема ЛПД
Ls
Rd < 0
Rs
Cp
Cj
Рис. 36 а
Rd
Lлав

8.

Характеристики ЛПД
10
GaAs
Pнепр , Вт
1
Si
Ge
0,1
1965 г.
0,01
1
10
102
103
f , ГГц
Рис. 36 б